- Compare os mecanismos de deformação plástica em cerâmicas cristalinas e não cristalinas.
Passo 1
O enunciado pede para comparar como ocorre deformação plástica em cerâmicas cristalinas (com retículo organizado) e cerâmicas não cristalinas (amórficas, sem retículo definido). O conteúdo é Mecanismos de Deformação Plástica em Materiais Cerâmicos. Para responder, vamos revisar primeiro como defeitos cristalográficos (deslocamentos, dobramentos) permitem fluxo plástico nos sólidos cristalinos e depois como o material amorfo responde por meio de fluxo viscoso e bandas de cisalhamento.
Passo 2
Em cerâmicas cristalinas, os principais mecanismos de deformação plástica são:
- Deslizamento de discordâncias (dislocation slip):
- Existem linhas de discordância que se movem em planos de menor densidade atômica.
- O movimento exige romper e reformar ligações iônicas ou covalentes, com alta energia de ativação (alto esforço de Peierls).
- Há poucos sistemas de deslizamento favoráveis, pois as ligações rígidas reduzem o número de planos e direções de fácil escorregamento.
- Geminação (twinning):
- Reorientação de uma região cristalina por reflexo simétrico em um plano de twinning.
- Mais rara e requer esforço elevado, mas pode contribuir em condições de alta tensão.
- Fratura intergranular ou transgranular:
- Se a tensão crítica de deslocamento não é atingida, ocorre fratura quase sem deformação plástica visível.
Em resumo, a presença de retículo permite discordâncias, mas as fortes ligações cerâmicas e poucos sistemas de slip limitam muito o fluxo plástico em temperatura ambiente.
Passo 3
Em cerâmicas não cristalinas (vidros e vidrificados), não existem planos cristalinos nem discordâncias. A deformação plástica ocorre por:
- Fluxo viscoso em alta temperatura:
- Átomos deslizam uns sobre os outros por relaxação de rede, semelhante a um fluido muito resistente.
- A taxa de deformação
obedece a uma lei de Arrhenius, com energia de ativação associada à difusão atômica local.
- Formação de bandas de cisalhamento (shear bands):
- Em tensões elevadas e baixas temperaturas de transição vítrea, deformação localiza-se em zonas estreitas, que escorregam como falhas plásticas.
- Essas bandas podem crescer rápida e instabilmente, levando a falha quase sem alívio plástico difuso.
- Densificação e cavitação:
- Sob alta pressão, há rearranjo de volume (densificação) ou formação de vazios (cavitação), contribuindo para deformação permanente.
Portanto, o mecanismo principal é o fluxo viscoso/difusivo, não envolvendo discordâncias.
Passo 4
Comparando os dois casos:
- Existência de discordâncias: cerâmica cristalina sim, amorfa não.
- Modo dominante de deslizamento: slip em planos cristalográficos versus fluxo viscoso/difusivo.
- Sistemas de deformação: poucos e de alta energia nas cristalinas; numerosos, mas mais lentos e localizados (shear bands) nas amorfas.
- Temperatura de ativação: cerâmicas cristalinas requerem temperaturas muito altas (próximas à fusão) para plasticidade significativa; cerâmicas amorfas deformam plasticamente logo acima da temperatura de transição vítrea
. - Forma de falha: cerâmicas cristalinas fraturam sem muita deformação visível; amorfas podem exibir bandas de cisalhamento antes da fratura.
Resposta
A deformação plástica em cerâmicas cristalinas acontece por movimentação de discordâncias e, em menor grau, por geminação — processos muito limitados pela alta energia de ativação e poucos sistemas de slip, levando usualmente à fratura quase sem plasticidade. Em cerâmicas não cristalinas não há discordâncias: o material plástifica por fluxo viscoso (difusivo), densificação e formação de bandas de cisalhamento, especialmente acima de
, com deformação localizada e dependente de temperatura e taxa de deformação.